Киркач - Расчет и проектирование деталей машин
Пособие состоит из двух частей. В первой части изложены методы расчета и проектирования механических передач — ременных, цепных, зубчатых и червячных
Во второй части приведены методы компоновки приводов, расчета и проектирования валов, соединений, подбора подшипников качения, расчета и проектирования передачи винт — гайка скольжения, проектирования плит и рам
Справочные данные приведены в пределах, необходимых для выполнения курсового проекта.
Для студентов технических вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. Решениями правительства предусмотрено создание и внедрение новых высокопроизводительных орудий труда, превосходящих по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и мировые достижения. Одним из направлений решения этой задачи является совершенствование и развитие конструкций и методов расчета создаваемых машин и подготовка высококвалифицированных инженеров широкого профиля.
Проектирование по курсу «Детали машин» входит в учебные планы всех механических специальностей. Оно является завершающим этапом в цикле базовых общетехнических дисциплин. Проект по «Деталям машин» — первая самостоятельная конструкторская работа, в ходе выполнения которой у студентов, не имеющих опыта проектирования, возникает много трудностей. Поэтому потребность в пособиях по расчету и проектированию деталей машин исключительно велика.
В пособии приведены основные данные, необходимые для расчета и проектирования механических приводов общемашиностроительного назначения. Рассмотрены вопросы компоновки привода и отдельных его узлов, конструирование узлов и деталей, расчета и проектирования передач (ременных, цепных, зубчатых, червячных, передач винт — гайка), валов, шпоночных и шлицевых соединений, подбора подшипников качения, муфт, резьбовых соединений, проектирования плит и рам. Пособие состоит из двух частей. Для расчета и проектирования отдельного вида передачи, соединения или узла можно пользоваться материалом, приведенным в соответствующей части. Для выполнения курсового проекта в целом необходимо использовать обе части пособия.
Третье издание с учетом замечаний и пожеланий, поступивших в адрес авторов, переработано и расширено. Глава 2 пособия дополнена примером расчета поликлиноременной передачи и образцом рабочего чертежа шкива для поликлинового ремня.
В главу 3 включены сведения по отделке зубьев, пример расчета конических передач с круговыми зубьями и образец рабочего чертежа конического зубчатого колеса с круговым зубом. Для иллюстрации последовательности расчетов в конце каждой главы приведены числовые примеры. При подготовке рукописи авторы использовали многолетний опыт курсового проектирования в Харьковском политехническом институте проектирования.
Курсовой проект по деталям машин — первая самостоятельная расчетно-конструкторская работа, в ходе выполнения которой студент приобретает навыки практического приложения теоретических знаний, полученных при изучении фундаментальных и общетехнических дисциплин.
На первых этапах работы над проектом особенно важно, чтобы студент освоил опыт проектирования, накопленный в промышленности и отраженный в ГОСТах, стандартах СЭВ, отраслевых нормалях и других нормативных материалах.
Знания и опыт, приобретенные студентом в процессе проектирования, являются основой для дальнейшей конструкторской работы, а также для выполнения курсовых проектов по специальным дисциплинам и дипломному проекту. При самостоятельной работе над проектом у студента вырабатывается умение выбирать оптимальные варианты полученных решений (расчетов, конструирования, компоновки).
Выполнение этой задачи значительно облегчает использование ЭВМ. Их применение уменьшает трудоемкость расчетов, обеспечивает точность вычислений, позволяет оптимизировать конструкцию по массе, габаритам и другим параметрам.
В объеме курсового проекта такая оптимизация может быть произведена при проектировании многоступенчатых редукторов с обеспечением условий равнопрочности деталей с минимальным суммарным межосевым расстоянием, разбивке общего передаточного числа редуктора между отдельными его ступенями и т. д.
Основные задачи проектирования по деталям машин следующие:
1. Расширить и углубить знания, полученные при изучении предшествующих теоретических курсов.
2. Закрепить навыки практических расчетов использованием вычислительных средств (микрокалькуляторов, цифровых ЭВМ).
3. Приобщить студентов к элементам научно-исследовательской работы путем более глубокой проработки отдельных вопросов.
4. Усвоить общие принципы расчета и конструирования типовых деталей и узлов с учетом конкретных эксплуатационных и технологических требований и экономических соображений.
5. Ознакомиться с Государственными стандартами, справочными материалами и правилами их использования. Особое значение стандартизация приобретает в машиностроении, отличающемся многообразием типоразмеров и конструктивных форм изделий, применяемых материалов и инструментов
Благодаря стандартизации, повышается качество продукции, снижается стоимость, удешевляется ремонт, обеспечивается взаимозаменяемость вышедших из строя деталей и т. д. Стандартизация технических условий, расчетов и методов испытаний способствует улучшению качества и повышению надежности изделий.
В СССР правила проектирования и оформления проекта определены Государственными стандартами Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) Последовательность и характер создания конструкторской документации регламентированы ГОСТ 2 103—68. Линейные размеры изделий (диаметр, длина, высота) согласуют с ГОСТ 6636—69 (приложение, табл. 1).
1.2. ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОБЪЕМ ПРОЕКТА
Тематика заданий на курсовой проект соответствует программе курса «Детали машин» с учетом программ предшествующих курсов. Задание составляется так, чтобы студентов мог освоить и проработать наибольшее число общих элементов машин (передач, соединений, муфт, валов, опор, литья, точеных, сварных, штампованных и других деталей).
Задание обычно является комплексной инженерной задачей, включающей кинематические и силовые расчеты и компоновку составляющих элементов в едином агрегате. Этим Требованиям отвечают такие объекты проектирования, как приводы машин технологического и транспортирующего оборудования смесители, питатели, подъемники, транспортеры, конвейеры, лебедки (рис. 1.1, 1.7). Приводы указанных объектов включают зубчатые или червячные редукторы общего назначения, на примере конструирования которых возможно закрепление основных тем, изучаемых в теоретическом курсе. Обычно проект состоит из 3...5 листов чертежей (в зависимости от специализации студента) и пояснительной записки.
1.3. ОБЗОР ОСНОВНЫХ ТИПОВ РЕДУКТОРОВ
Редуктором называют механизм, выполненный в виде отдельного агрегата, служащий для понижения угловой скорости и соответственно повышения крутящих моментов.
Редуктор — неотъемлемая составная часть современного оборудования. В приводах общемашиностроительного назначения, разрабатываемых при курсовом проектировании, редуктор является основным и наиболее трудоемким узлом.
Приведем краткую характеристику основных типов редукторов, применяемых в приводах:
1. Одноступенчатые цилиндрические редукторы обычно выпускаются в интервале передаточных чисел и = 2...6, 3, в основном с косозубым зацеплением, при больших межосевых расстояниях — с шевронными колесами.
Прямозубые передачи применяются редко. Выбор схемы расположения осей валов (горизонтальной или вертикальной) определяется условиями компоновки привода.
2. Одноступенчатые конические редукторы служат для передачи крутящего момента между пересекающимися осями, обычно под углом 90°. Конические колеса в изготовлении менее технологичны, чем цилиндрические. Зацепление выполняется в основном с круговыми зубьями со средним углом наклона линии зуба 35°.
3. Цилиндрические двухступенчатые редукторы развернутой схемы (рис 1.8, а) применяются обычно в интервале передаточных чисел и = 8...40 Простота конструкции обусловила широкое их применение в промышленности. Несимметричное расположение колес относительно опор вызывает концентрацию нагрузки по длине зуба, поэтому такие редукторы требуют жестких валов.
4. Цилиндрические двухступенчатые редукторы с раздвоенной быстроходной ступенью (рис. 1.8, б) характеризуются симметричным расположением колес тихоходной передачи. Для обеспечения равномерной нагрузки обеих зубчатых пар быстроходной ступени их выполняют косозубыми, с противоположным направлением зубьев. При этом наименее нагруженные быстроходный и промежуточный валы устанавливают на роликовых цилиндрических опорах с безбортовым наружным кольцом для обеспечения осевого
перемещения.
К недостаткам редуктора относятся технологические требования, связанные с обеспечением одинакового углового положения шпоночных пазов относительно зубьев раздвоенного колеса, симметричного расположения зубьев раздвоенной шестерни в окружном направлении. Редукторы имеют ограниченное применение и используются в тяжело нагруженных приводах.
5. Соосные редукторы (рис. 1.8, в) характеризуются малыми габаритами по длине и симметричным расположением зубчатых колес относительно опор быстроходного и тихоходного валов. Они удобны при компоновке привода.
Недостатки соосных редукторов: недогруженность быстроходного вала, большие габариты в направлении геометрических осей, большая длина промежуточного вала.
6. Коническо - цилиндрический редуктор (рис. 1.8, г) предназначен для передачи движения между пересекающимися осями валов. Интервал передаточных чисел: при прямозубых конических колесах и = 22, при конических круговых зубьях — до 31,5. Для конических передач характерны меньшая нагрузочная способность и высокая стоимость изготовления; чувствительность к ошибкам монтажа; концентрация нагрузки по длине зуба, обусловленная консольным расположением шестерни относительно опор.
При монтаже шестерни между опорами вала (рис. 1.8, д) неравномерность нагрузки предупреждается, но при этом усложняется конструкция редуктора.
7. Червячный редуктор с цилиндрическим червяком (рис. 1.8, е) применяется для передачи движения между перекрещивающимися осями валов. Различают три компоновочные схемы червячных редукторов: с нижним, верхним и боковым расположением червяка. Если окружная скоростью = 4...6 м/с, принимают нижнее расположение червяка, обеспечивающее лучшие условия смазки зацепления и подшипников. При больших скоростях возрастают потери на размешивание смазки, поэтому рекомендуется верхнее расположение червяка. В этом случае ухудшаются условия смазки, особенно при запуске редуктора.
Червячные редукторы с боковым расположением червяка применяются в тех случаях, когда это оправдано условиями компоновки (приводы подвесных конвейеров, всевозможных поворотных устройств и т. п.).
В непрерывно работающих приводах ввиду большого тепловыделения применение червячных редукторов нецелесообразно.
8. Червячный редуктор с глобоидным червяком (рис. 1.8, ж) отличается высокой нагрузочной способностью и КПД. Это обусловлено благоприятным контактом зубьев передачи и условием образования масляной пленки-
Недостатки глобоидных редукторов: сложность монтажа, связанная с осевой регулировкой колеса и червяка, необходимость специального оборудования для нарезания червяка. Глобоидные редукторы применяются в приводах с малой продолжительностью включения.
9. Мотор-редуктор представляет собой агрегат, в котором конструктивно объединены
электродвигатель и редуктор. На рис. 1.9 показан общий вид мотор - редуктора типа МЦ2С с двухступенчатой цилиндрической передачей.
Такая компоновка приводов имеет следующие преимущества: небольшие габаритные размеры и массу на единицу передаваемого момента; обеспечение точности расположения вала двигателя относительно входного вала редуктора; удобство монтажа привода.
Мотор - редукторы комплектуются асинхронными трехфазными короткозамкнутыми электродвигателями повышенной точности по ГОСТ 21404—75. Это позволяет монтировать шестерню непосредственно на валу двигателя.
В настоящее время серийно выпускают мотор - редукторы, включающие типы редукторов: цилиндрические одноступенчатые горизонтальные, цилиндрические двухступенчатые соосные, планетарные зубчатые двухступенчатые, волновые зубчатые одно- и двухступенчатые.
...